Päivi Törmä – teoreettisen kvanttifysiikan ja kokeellisen nanoplasmoniikan yhdistäjä  

Teksti: Jani-Petri Martikainen

Päivi Törmä on edennyt urallaan vauhdilla akatemiaprofessoriksi ja Millennium palkintolautakunnan puheenjohtajaksi. Väitöstä kvanttioptiikan saralta Helsingin yliopistossa Stig Stenholmin ohjauksessa seurasi tutkijatohtorivaihe Saksassa ja Itävallassa. Suomen Akatemian tutkijuutta seurasi nopeasti professuuri Jyväskylän yliopistossa. Jyväskylästä Törmä siirtyi Aalto yliopiston professoriksi vuonna 2008.

Törmä on tehnyt uraauurtavaa teoreettista tutkimusta kylmistä fermionisista kvanttikaasuista, mutta Jyväskylässä hänen tutkijanprofiiliinsa tuli myös vahva kokeellisen fysiikan painotus nanoplasmoniikan alalta. Hänen ryhmänsä äskettäin havaitsema Bose-Einstein kondensaatio plasmonisessa hilarakenteessa on myös rakentanut hedelmällisiä yhtymäkohtia kvanttikaasujen ja plasmonisten järjestelmien välille. Tämän rajapinnan tutkimukseen Törmä on saanut ERC Advanced Grant -tutkimusrahoituksen Euroopan tutkimusneuvostolta. Loisteliaan urakehityksen rinnalla Päivi on samalla kyennyt löytämään aikaa perheelleen, sulkapallolle, lenkkeilylle, klassiselle musiikille, ja lukemiselle. Tämä on hämmästyttävää joten annetaan nyt puheenvuoro Päiville.

Mikä toi sinut fysiikkaan? 

Lukioaikoina päätin, että minusta tulee kirjailija. Tarvitsin kuitenkin “oikean työn” josta saisin rahaa ennen läpimurtoteoksia, ja valitsin teoreettisen fysiikan. Ajattelin teoreettisen fysiikan olevan erityisen hyödyllistä (syystä tai toisesta), lisäksi matematiikka ja fysiikka olivat mielestäni helppoja ja hauskoja kouluaineita. Muita vaihtoehtoja olivat arkkitehtuuri ja taloustiede. Ympäristö yleisesti ottaen tyrkytti koulussa menestyvälle tytölle lääketiedettä, mutta se ei kiinnostanut minua. Vanhempani eivät ohjanneet mihinkään suuntaan, vaan rohkaisivat valitsemaan sen, mikä kiinnostaa. Niin siinä sitten kuitenkin kävi, että kirjoittaminen jäi ja fysiikka vei. Olen todella tyytyväinen valintaani. Tosin olen varma, että mikä tahansa asia, jossa saa käyttää luovuutta ja jossa on haasteita ja vapautta olisi sopinut minulle.

Mikä on fysiikan ja fyysikoiden rooli yhteiskunnassa? Onko se muuttunut?

Monen vuosikymmenen ajan toisen maailmansodan jälkeen fysiikka oli tiede, joka toteutti atomipommin ja ydinenergian. Rooli maailmanjärjestyksessä sotilaallisen merkityksen kautta oli valtava. Tämä on muuttunut. Viime vuosikymmeninä fysiikka on tullut julkisuudessa tunnetuksi CERNin kokeiden, mustien aukkojen, gravitaatioaaltojen ja muiden suurta yleisöä kiinnostavien, maailmankaikkeuteen ja sen rakenteeseen liittyvien kysymysten kautta. Paljon enemmän suurelta yleisöltä ovat olleet piilossa fysiikkaan pohjautuvat teknologiset edistysaskeleet, jotka ovat totaalisesti muuttaneet maailman: transistori mahdollistaa tietokoneet, ja internet nykymittakaavassaan on mahdollinen vain sellaisten fysiikan keksintöjen vuoksi kuin laser ja optinen kuituvahvistin. Fysiikan rooli sekä maailmankuvan rakentajana että teknologian ratkaisuntekijänä tulee jatkumaan. Esimerkiksi aurinkoenergian täysimittainen hyödyntäminen odottelee jotain täysin uudenlaista oivallusta. Vaikka rooli on muuttunut fysiikka on edelleen luonnontieteistä perustavanlaatuisin, ja sen antamalle pohjalle voidaan myös tulevaisuudessa rakentaa muita tieteitä ja teknologiaa.

Millaisia neuvoja antaisit tulevaisuuttaan pohtiville nuorille?

Neuvoisin nuoria miettimään vaihtoehtoja vähän laajemmin, kuin ne mitä ensimmäiseksi tulee mieleen tai tarjotaan. Nuoret ovat tietysti nyt ihan eri tilanteessa, kuin minä aikoinani – koska google on avannut mahdollisuuksia ottaa monista asioista tarkemmin selvää ennen päätösten tekemistä. Suosittelen keskustelemaan asiasta useiden aikuisten, ehkä asiaa tuntevien, kanssa, mutta yhden ihmisen mielipiteelle ei kannata koskaan antaa liikaa arvoa. Kyky itsenäiseen ja kriittiseen ajatteluun on ensiarvoisen tärkeää.

Fyysikon urapolku on muuttunut siinä, ettei enää ole ns. vihreitä oksia, siis että kun on aikansa ahkeroinut pääsee jotenkin sedimentoitumaan turvalliseen työpaikkaan. Toisaalta samalla on tullut ihan tavanomaiseksi asiaksi muuttaa radikaalistikin työtään ja uraansa vanhemmallakin iällä, ja se onnistuu helpommin kuin ennen. Pidän näitä pääosin positiivisina muutoksina. Tällaisessa tilanteessa hyvä strategia on tehdä töitä tasaisen varmasti. Ajattele suoritustasi pikemminkin maratonina kuin pikajuoksuna. Pidä mieli avoimena ja opettele koko ajan jotain uutta. Terveyteen ja perusasioiden vahvaan osaamiseen kannattaa aina panostaa kuten myös aidon innostuksen ja mielenkiinnon säilyttämiseen.

Päivi Törmä laboratoriossaan muutaman ryhmänsä jäsenen kanssa.

 

Liisi Oterma – priimustohtori ja peto hiomaan

 teksti: Eva Isaksson

Turku on Suomen tähtitieteen kehto, mutta yliopiston siirryttyä Helsinkiin alkoi tähtitieteen opetus Turussa uudelleen vasta 1924. Yrjö Väisälä käynnisti Turun yliopiston yhteyteen vahvaan havainto-osaamiseen perustuvan tutkimustradition, jonka perinnettä Tuorlan observatorio edelleen kunniakkaasti jatkaa.

Liisi Oterma Australiassa Parkesin observatorioon suuntautuvalla retkellä IAU:n yleiskokouksen yhteydessä 25.8.1973. (Kuva: AIP Emilio Segrè Visual Archives, John Irwin Slide Collection)

Yrjö Väisälän oppilas ja seuraaja Liisi Oterma oli Väisälälle vahva työpari. Oterma aloitti opettajansa kanssa pikkuplaneettajahdin jo ennen valmistumistaan maisteriksi 1938. Pikkuplaneettoja etsittiin kaksoispistemenetelmällä, jossa tähdet näkyivät päällekkäisinä pisteinä, mutta pikkuplaneetat olivat valotusten välillä ehtineet liikkua. Joinakin vuosina suurin osa Turun kansainvälisesti erittäin runsaslukuisista pikkuplaneettahavainnoista oli Oterman tekemiä.

Pikkuplaneettojen lisäksi valokuvalevyille tallentui myös komeettoja. Oterma havaitsi kaikkiaan kolme uutta komeettaa, joista tunnetuin, komeetta Oterma (1942 VII), ilmestyi valokuvaan maaliskuussa 1943. Laskelmat osoittivat, että pörröiseltä näyttävä kohde oli komeetta, jonka rata Auringon ympäri oli yllättävää kylläkin pyöreä. Komeetan kiertoaika oli vain kahdeksan vuotta. Oterma sai selville komeetan liikkuneen ennen vuotta 1937 tavanomaisempaa soikeaa 18 vuoden kiertorataa, kunnes Jupiterin vetovoima oli häirinnyt komeettaa siinä määrin, että se oli joutunut lähes ympyränmuotoiselle radalleen Marsin ja Jupiterin ratojen väliin. Oterma ennusti samanlaisen häiriön palauttavan komeetan soikealle kiertoradalle vuosien 1962-63 tienoilla. Tämä 1957 esitetty ennustus toteutui. Komeetta Oterma herätti aikoinaan suurta kansainvälistä huomiota.

Vuonna 1955 ilmestyneessä väitöskirjassaan Oterma käsitteli kaukoputkien optiikkaa ja niiden optimointia. Väitöskirja hyväksyttiin korkeimmalla arvosanalla. Liisi Otermasta tuli 1955 pidetyn Turun yliopiston promootion priimustohtori ja Suomen ensimmäinen tähtitieteestä väitellyt naistutkija. Seuraavana vuonna Liike- ja virkanaisten kansallisliitto valitsi hänet vuoden naiseksi.

Yrjö Väisälälle Otermasta tuli korvaamaton. Yhteistyössä he valmistivat niin optiikkaa teleskooppeihin kuin kvartsisauvoja maan navan liikkeiden havaitsemiseen. Väisälä kehaisi Oterman olevan ”oikein peto hiomaan”.

Yrjö Väisälä ja Liisi Oterma “tahkoamassa” Kvistabergin tähtitornin korjauslasia Tuorlan tunnelihiomossa 1955. (Kuva: Tuorlan observatorio)

Väisälän kanssa valmistettua optiikkaa päätyi niin koti- kuin ulkomaisiin observatorioihin. He viimeistelivät mm. Uppsalan yliopiston Schmidt-teleskoopin pääpeilin 1957. Tähän tuolloin lajissaan maailman suurimpaan teleskooppiin Väisälä ja Oterma valmistivat myös metrin läpimittaisen korjauslasin. Myöhemmin Oterman aloitteesta hankittiin Tuorlan observatorioon Kööpenhaminan observatorion valmistama 60 cm fotometrinen teleskooppi, joka mahdollisti uudet astrofysikaaliset havainnot Tuorlassa. Optiikka tähänkin teleskooppiin valmistettiin Tuorlassa Oterman johdolla. Samoin hänen johdollaan valmistettiin optiikka myös Tuorlan 70 cm Schmidt-teleskooppiin, joka valmistuttuaan 1980 oli Suomen suurin teleskooppi.

Liisi Oterma menossa tunnelilaboratorioon kvartsimetri kädessään. (Kuva: Tuorlan observatorio)

Tuorlassa valmistetuista havaintolaitteista kannattaa mainita myös vuonna 1960 valmistunut zeniittiputki, joka osoittautui hämmästyttävän tarkaksi ja pitkäikäiseksi. Liisi Otermalle omistetussa ”Maapallo ja avaruus” -juhlakirjassa (Ursa 1984) kerrotaan zeniittiputkella tehtyihin havaintoihin liittyvä anekdootti, joka hyvin kuvaa Oterman tutkijanluonnetta:

”Esimerkkinä prof. Oterman taidosta kerrottakoon, että viimeksi suoritetussa parannuksessa, jolloin havaintoja oli kertynyt jo yli 20 000 kpl, hän tarkisti ne kaikki, poisti virheelliset havainnot, korjaili laskuvirheitä sekä suoritti lopuksi em. havaintojen tasoituksen, jossa virheyhtälöitä oli yli 20 000 ja tuntemattomia yli 200 kpl. Tämä olisi melkoinen urakka tietokoneellakin suoritettavaksi, mutta prof. Oterma laski tämän kaiken käsin apunaan vain pieni pöytälaskukone! Prof. Oterman perustelu menettelylleen oli erikoinen ja ansaitsee myös tulla mainituksi. Hän tarvitsi tulokset nopeasti eikä hänellä ollut aikaa jäädä odottamaan sopivan tietokoneohjelman valmistumista tai havaintojen lävistystä reikäkorteille tietokoneelle luettavaan muotoon. Näiden havaintojen myöhempi kohtalo on sittemmin osoittanut, että prof. Oterman arvio tietokonekäsittelyn nopeudesta oli myös täsmälleen oikea.”

Väisälän seuraajaa valittaessa Liisi Oterma sai kansainvälisten asiantuntijoiden vahvan suosituksen, sillä hänen katsottiin parhaiten kykenevän jatkamaan Yrjö Väisälän aloittamaa työtä. Hänet nimitettiin Turun yliopiston tähtitieteen professorin virkaan 1965. Tutkijana Oterma varmasti oli saamiensa suositusten painoinen, mutta tutkimusresurssien hankkijana ja vaikuttajana hän ei yltänyt opettajansa mittoihin.

Yhdessä asiassa Väisälän oppilas oli kumminkin ylivertainen. Liisi Oterma hallitsi sujuvasti toistakymmentä kieltä, ja hänen tiedetään valinneen urakseen tähtitieteen, koska Turun yliopistossa ei opetettu sanskriittia.

Kalevi Mursula tutkii avaruusilmastoa

Teksti: Emilia Kilpua

“Aurinkotuulen protonit marssivat kuin preussilainen armeija” Kalevi Mursula kuvailee ja heiluttaa kädellään tahtia. Kalevi on professori Oulun yliopistolla ja hän tutkii avaruusilmastoa. Ala kattaa koko ketjun aina Auringon sisuksista Maan lähiavaruuteen ja ilmakehään asti. Painopiste on pitkän ajan vaihteluilla, vuosista vuosisatoihin. Aurinkotuuli on agentti, joka välittää muutokset Auringon magneettikentän rakenteessa ja aktiivisuudessa planeettainväliseen avaruuteen. Tämä varatuista hiukkasista koostuva jatkuva plasmavirta pakenee Auringosta ja pyyhkäisee planeettojen ohitse aina heliosfäärin reunamille asti.

Kalevi Mursula Meksikossa Teotihuacánissa Auringon temppelin huipulla

Mies joka yhdisti avaruusilmastotutkijat

Avaruusilmastoon liittyvää tutkimusta on tehty jo vuosikymmeniä, mutta porukka oli pitkään hajallaan. “Vielä kaksikymmentä vuotta sitten ei ollut alaan liittyviä kokouksia tai edes omia sessioita isommissa kokouksia” Kalevi kertoo, “Yksi syy tähän on varmasti se, että ala on niin monitieteellinen”. Nyt avaruusilmastotutkijat kokoontuvat säännöllisesti Kalevin koordinoimaan kansainväliseen Space Climate kokoukseen. Ensimmäinen kokous järjestettiin vuonna 2004 Oulussa ja siihen osallistui yli sata tutkijaa. Seuraava kokous on vuonna 2019 Kanadan Quebecissä.  “On ollut mahtavaa nähdä miten ala on laajentunut tieteellisestä marginaalista valtavirraksi reilussa kymmenessä vuodessa” Kalevi summaa tyytyväisenä. Kalevi peräänkuuluttaa myös rohkeutta rahoittajille ja nuorille tutkijoille. Valtavirran ulkopuolella olevista ideoista ja pienen porukan jutuista voi syntyä tulevaisuuden suuria uusia aloja.

Mikä dynamoa hölskyttää?

Kalevi johtaa Suomen Akatemian huippuyksikköä nimeltä ReSoLVE  (Research on Solar Long-term Variability and Effects), joka koostuu viidestä tutkijatiimistä Oulun yliopistossa ja Aalto-yliopistossa. ReSoLVE tarkastelee pääasiassa muutaman sadan vuoden vaihteluita ja Auringon hiljaisille ajanjaksoille tyypillistä poloidaalista magneettikenttää. Kalevi muistuttaa, että Auringon vaikutukset Maan lähiavaruuteen ovat merkittäviä silloinkin, kun  isoja purkauksia ei tapahdu. Auringonpilkkuminimin aikaan Auringon rakennetta dominoi valtavat koronan aukot, joista nopea aurinkotuuli syöksyy heliosfääriin. ReSoLVE selvittää nopean aurinkotuulen aiheuttamia häiriöitä Maan magneettikentässä ja hiukkasympäristössä, sekä niiden vaikutuksia Maan ilmakehään ja ilmastoon. Mielenkiintoinen tulos on se, että aurinkotuulella on osoitettu olevan uusia, Auringon säteilyaktiivisuudesta riippumattomia ilmastovaikutuksia erityisesti pohjoisilla leveysasteilla.

Yhdeksi huippuyksikön pääkysymykseksi Kalevi mainitsee Auringon poikkeuksellisen suuren aktiivisuuden 1900-luvulla. Nyt tämä aktiivisuus on ohitse ja olemme palanneet sata vuotta sitten vallinneeseen rauhallisemman Auringon tilanteeseen.  ”Mikä Auringon dynamoa hölskyttää niin, että saadaan aikaan näin suuria vaihteluita?” kysyy Kalevi. Aktiivisuus Auringon eteläisellä ja pohjoisella puoliskolla ei kehity aina ihan samaan tahtiin. Erossa on kuitenkin löydetty systemaattista käytöstä, jota kuvaamaan Kalevi on lanseerannut termin ”bashful ballerina”. Ujon ballerinan hameen laskostuminen kuvaa Auringon ja heliosfäärin magneettikentän pohjois-eteläsuuntaista epäsymmetriaa. Auringon magneettikentän rakenteen pitkän ajan vaihtelut sekä niiden syiden ja vaikutusten ymmärtäminen on ReSoLVEn päätavoitteita.

Pitkien aikasarjojen haasteet

Avaruusilmaston tutkimuksessa käytettävät pitkät aikasarjat luovat merkittäviä haasteita.  Kalevi mainitsee erityisesti datan homogeenisuuden olevan tärkeää ja teettävän valtavasti työtä. Mittausmenetelmät muuttuvat usein vuosien saatossa, mutta dokumentointi on puutteellista. Yhtenä paraatiesimerkkinä pitkistä aikasarjoista on auringonpilkkuluku. Auringonpilkut kertovat Auringon yleisen aktiivisuuden tasosta ja tutkijat käyttävät niitä ahkerasti, koska teleskooppimittauksiin perustuvaa tietoa on saatavilla 1600-luvulta asti.  Pilkkuluvut päivitettiin muutama vuosi sitten, mutta Kalevi mukaan ennenaikaisesti, sillä muutoksia on vielä tulossa.

Polku avaruusilmastotutkijaksi

Miten Kalevista sitten tuli fyysikko ja avaruusilmastotutkija? Lapsuuden harrastusten perusteella uravalinnaksi olisi voinut veikata vaikkapa muusikkoa. Pikku-Kalevi lauloi, soitti pianoa ja klarinettia ja perusti kavereidensa kanssa menestyksekkään tiernapoikabändin. Teini-iässä musiikkihommat tyssäsivät kuitenkin äänenmurrokseen. Samoihin aikoihin syttyi Kalevin ensimmäinen tieteellinen rakkaus. Hän innostui biologiasta ja tutustui luonnontutkija Carl von Linnen järjestelmään. Nuorta poikaa kiehtoi, miten kasvit ja eläimet voitiin luokitella systemaattisesti ja tieteellisesti.

Yliopistossa Kalevi luki aluksi pääaineena matematiikkaa ennen kuin vaihtoi teoreettiseen fysiikkaan. Tieteellinen ura alkoi hiukkasfyysikkona ja Kalevi tohtoroitui Matts Roosin johtamassa heikkojen vuorovaikutusten tutkimusryhmässä. Väitöstyön kruunasi usean tiedelehden huomio Kalevin ja Francis Halzenin julkaisusta, jossa johdettiin aiempaa paljon alempi yläraja hiukkasukupolvien lukumäärälle vastikään löydetyn Z-bosonin avulla.  Kun Suomi päätti liittyä vuonna 1987 Euroopan avaruusjärjestön liitännäisjäseneksi, avautui monille mahdollisuus siirtyä avaruusfysiikan pariin. Ollessaan ulkomailla nuoren perheensä kanssa Kalevi päätti palata Suomeen ja vaihtaa alaa. Eikä Kalevi ole katunut valintaansa. “Avaruusfysiikka on osoittanut äärimmäisen mielenkiintoiseksi, joustavaksi ja erittäin monipuoliseksi ja tärkeäksi alaksi” hän kehuu. “Erilaisia tutkittavia asioita on hirveästi ja kokeellista tietoa runsaasti ja vapaasti saatavilla. Open data on ollut avaruusfysiikassa käytäntö jo vuosikymmeniä. Kiitokset erityisesti jenkkilään ja alan kansainvälisille yhteistyöorganisaatioille ”.

Avaruusilmastotutkimus alkoi varsin pienestä ilmiöstä. Sodankylän observatorion mittauksista tehtiin jo 1930-luvulla merkittävä löytö. Observatorion silloinen johtaja Eyvind Sucksdorff havaitsi ensimmäisenä nopeita pulsaatioita magnetometridatoissa. Nämä ”helmiäiset” ovat seurausta sähkömagneettisista EMIC-aalloista, jotka liittyvät epästabiilin plasman palautumiseen. Kalevi matkusti vuonna 1990 prof. Jorma Kankaan ja Tapani Pikkaraisen kanssa Sodankylään tutkimaan vanhoja mittauskääröjä. Vierailun tuloksena syntyi Kalevin ensimmäinen avaruusilmastopaperi. Artikkelissa tutkittiin ”helmiäisten” esiintymistä yli 50 vuoden ajan ja havaittiin niiden voimakas vaihtelu auringonpilkkusyklin suhteen vastakkaisessa vaiheessa. Nyt Kalevilla on noin 250 vertaisarvioitua artikkelia, joihin on viitattu n.  8000 kertaa. H-indeksi on pienelle alalle komeat 45.

Ylhäällä näkyy noin sekunnin luokkaa olevia mikropulsaatiohelmiäisiä Sodankylän observatorion vanhoissa magneettikentän mittauksissa. Alhaalla olevat nuolet ovat seurausta salamoista. (Lähde: Mursula, Kangas and Pikkarainen, Journal of Geophysical Research, 1991)

Tulevaisuuden näkymiä

 Avaruusilmastotutkimuksessa on Kalevin mukaan vielä runsaasti tehtävää. Analyysimenetelmät ja mallit tarkentuvat ja vanhoja mittauksia ja tuloksia voidaan myös tulkita uudelleen uusien mittauksien avulla. Auringon aktiivisuuden vaihteluiden tilastollista ennustamista tullaan parantamaan ja pidentämään ainakin muutamaan vuoteen. Tämä edistäisi merkittävästi avaruussään ennustamista yhdistettynä havaintoihin perustuvaan lähes reaaliaikaiseen ennustamiseen. Kalevi uskoo myös, että Auringon magneettikentän ja dynamon toiminnan ymmärtämisessä tehdään tulevaisuudessa merkittäviä harppauksia. Hän muistuttaa kuitenkin, ettei tämä tarkoita sitä, että aktiivisuutta voitaisiin ennustaa useiden syklien yli. On mahdollista, ettei systeemillä ole kovin pitkää muistia. Auringon aktiivisuuden ilmastovaikutuksien tutkimisessa on paljon avoimia kysymyksiä. Mikään helppo tehtävä tämä ei ole. Ilmasto on monimutkainen ja kytketty järjestelmä, ja Auringon säteilyn ja aurinkotuulen vaikutukset vaihtelevat todennäköisesti olosuhteista ja alueesta riippuen. IPCC-raportit eivät ole vielä ottaneet huomioon vastikään havaittuja aurinkotuulen vaikutuksia, esimerkiksi Maata ympäröivistä säteilyvöistä ionosfääriin satavia energeettisiä hiukkasia, joiden tiedetään vaikuttavan yläilmakehän kemiallisiin reaktioihin ja pohjoisten alueiden talvi-ilmastoon. Uusimmissa ilmastomalleissa tämä vaikutus jo otetaan huomioon ja seuraava IPCC-raportti sisältänee ensimmäisen arvion tästä mekanismista.

Kalevi haluaa painottaa vielä lopuksi, että kokee olevansa erittäin kiitollinen saatuaan tehdä uransa tieteen parissa. Huippuyksikkö on mahdollistanut enstistä useamman tutkimusidean toteuttamisen ja testaamisen. “Tutkimusideoiden ja -kohteiden määrä ei lopu tutkimalla, vaan kasvaa entisestään. Niinpä tekemättömänkin työn määrä sen kuin kasvaa, kun ideoita tulee lisää ja lisää” Kalevi toteaa. ”Tutkimalla pystymme näkemään laajemmin kuin aiemmin, mutta emme koskaan näe rantaa. Emme koskaan pääse perille”.

 

 

 

Kalle Vähä-Heikkilä – Vuoden matemaattisten aineiden opettaja 2018

Teksti: Tapio Rasa

Mitä opettaja voi tarjota opiskelijoilleen? Tämän kysymyksen äärelle tuntuu Huittisissa sijaitsevan Lauttakylän lukion fysiikanopettaja Kalle Vähä-Heikkilä palaavan.

Kysyessään entisiltä oppilailtaan, mitä fysiikan tunneilta lopulta jäi käteen, vastaavat Kallen opiskelijat yleensä, että opettaja on auttanut “löytämään fysiikan”. Kun opetus on kohdallaan, fysiikka muuttuu kouluaineesta aidoksi tieteenalaksi ja syvällinen kiinnostus pääsee heräämään. Innostusta ei kuitenkaan saa aikaan, ellei itse ole innostunut. “Sun täytyy uskoa siihen mitä opetat, olla koko ajan kiinnostunut niin uusista löydöistä kuin tutustakin kurssisisällöstä,” Kalle toteaa, ja jatkaa: “Sata lasissa joka päivä.”

Lauttakylän lukio onkin erityisen ansioitunut opinahjo: opiskelijoiden ylioppilasarvosanoja vertaillessa Huittisten pieni ihme erottuu selvästi edukseen. Monet tulevat Huittisten lukioon kauempaakin. Pienessä lukiossa on ihanteelliset olosuhteet opettamiselle ja oppimiselle: opiskelijaryhmä pysyy pitkälti samana, ja jos tärkeää asiaa ei ehditä kurssilla käsitellä, voidaan seuraava kurssi aloittaa siitä, mihin jäätiin. ”Käsitteet täytyy oppia, se ei muutu”, Kalle korostaa.

Opettajan omakin suhde fysiikkaan elää ajassa. Jatko-opintojen aikana Kalle alkoi hahmottaa fysiikan selkeämmin käsitteiden kautta. “Silloin aukeni, että millaista fysiikan opetuksen pitäisi olla”, Kalle kertoo. Maaillma oli näyttäytynyt Kallelle jo pienestä pitäen fysikaalisena, ja kun luonnon ja arjen ilmiöitä pääsi tutkimaan kokeellisesti, oli kutsumus löytynyt. Nyt Kalle Vähä-Heikkilän erikoisosaamisaluetta onkin kokeellisuuteen ja demonstraatioihin perustuva opetus. Miltei jokaiselle oppitunnille löytyy oikea demo, ja jos sellaista ei heti ole, se keksitään.

Kalle esittelee sateenvarjosta rakennettua demovälinettä, jonka avulla voi määrittää maapallon magneettikentän voimakkuuden.

Kalle ihmettelee, miten jotkut luulevat opettajan työn olevan saman toistoa. Päin vastoin: parhaita puolia opettajan työssä on nimenomaan vaihtelevuus ja mahdollisuus auttaa nuoria kehittämään taitojaan. ”En ole katunut. Kyllä tämä on maailman paras ammatti. Huonot päivät kahdentoista vuoden ajalta voi laskea yhden käden sormilla, ja nekin on enemmän johtuneet itsestä.”

Uran edetessä Kalle on alkanut saada kiitosta myös opettajakollegoilta. Tänä vuonna matemaattisten aineiden opettajien liitto MAOL valitsi Vähä-Heikkilän vuoden matemaattisten aineiden opettajaksi. Palkinto myönnettiin “kentällä tehdystä työstä” viitaten eritoten Kallen suuren suosion saavuttaneisiin täydennyskoulutuksiin. “Kokeilin vetää MAOLin paikalliskerhoille koulutuksia kokeista ja demonstraatioista. Pidin huolta, että mukana oli ainakin yksi demo, jota kukaan opettaja ei ollut nähnyt.” Palaute oli erittäin positiivista, joten Kalle jatkoi osaamisensa jakamista. “Ei se niin mene, että jos minä pidän ideani itselläni niin olisin jotenkin parempi opettaja”, Kalle ajattelee. “Jos minä tiedän jotain, niin siitä on tärkeää jakaa muille. Siinä saa samalla palautetta ja oma ammattitaito kehittyy edelleen.”

Lisätietoja Kallen opetusmenetelmistä saat seuraamalla MAOLin Dimensio-lehteä, johon Kalle kirjoittaa mm. fysiikan demonstraatioista ja fysiikanopetuksesta yleisesti.